Контрольні питання

1. Накресліть хід променів в мікроскопі.

8. Виведіть формули збільшення мікроскопа.

9. Як визначається ціна поділки окулярного мікрометра мікроскопа?

10. Як визначити розміри мікрооб'єктів за допомогою мікроскопа?

11. Чим визначається гранична роздільна здатність мікроскопа?

12. Які вимоги ставляться до об'єктива і окуляра мікроскопа?

13. Дайте означення абсолютного і відносного показників заломлення. Який між ними існує зв'язок?

14. Яку швидкість світла можна підрахувати, взявши п для певної довжини хвилі?

15. Який параметр електромагнітної хвилі змінюється при проходженні через середовище і чому?

16. Як впливає товщина пластинки на точність вимірювання цим методом показника заломлення?

17. Яке фізичне явище зумовлене залежністю п від v?

Лабораторна робота № 1.4

ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКА ЗАЛОМЛЕННЯ І КОНЦЕНТРАЦІЇ РІДИН ЗА ДОПОМОГОЮ РЕФРАКТОМЕТРА

Мета роботи:

1. Вивчити будову і принцип дії рефрактометра РХЛ-3.

2. Визначити показник заломлення різних рідин і концентрацію досліджуваних розчинів NaCl.

Прилади і матеріали:

1. рефрактометр РХЛ-3;

2. освітлювач;

3. набір пробірок з досліджуваними рідинами (розчини NaCl, спирт, дистильована вода, гліцерин та ін. ).

Теоретичні відомості та опис приладів

В однорідному середовищі світло розповсюджується прямолінійно з постійною швидкістю. Пряма, вздовж якої розповсюджується світлова хвиля, називається променем. Прямолінійність світлових променів порушується, якщо світло падає на границю розділу двох однорідних середовищ, в кожній із яких він розповсюджується з швидкостями v₁ i v₂.

Нехай на границю розділу АВ двох середовищ 1 і 2 падає промінь світла під кутом падіння α (рис. 1). При цьому спостерігається роздвоєння променя:

Рис. 1

v₁ v₁

α β

А 1 n₁ В

2 n₂

γ

v₂

відбитий промінь розповсюджується в тому ж середовищі 1 з колишньою швидкістю v₁, а заломлений промінь проходить в другому середовищі з швидкістю v₂. Кутом падіння α називається кут між падаючим променем і перпендикуляром, проведеним в точці падіння променя. Аналогічно визначаються кути відбивання β і заломлення γ.

Розповсюдження променів підкоряється законам відбивання і заломлення світла:

1. Кут падіння дорівнює куту відбивання:

< α = < β (1)

2. Відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення – це величина стала для даних середовищ, яка дорівнює показнику заломлення другого середовища відносно першого:

(2)

3. Падаючий промінь, відбитий промінь й заломлений промінь лежать в одній площині з перпендикуляром, установленим в точці падіння променя на границю розділу.

Абсолютним показником заломлення середовища n називається величина, яка дорівнює відношенню швидкості світла в вакуумі с до швидкості світла в даному середовищі v:

n = c/v (3)

Абсолютні показники середовища 1 і середовища 2 будуть відповідно виражатися формулами:

n₁ = c/v₁ i n₂ = c/v₂.

Тоді відносний показник заломлення другого середовища по відношенню до першого дорівнює:

n₂₁ = n₂/n₁ (4)

Якщо v₁ > v₂ , то відносний показник заломлення n₂₁ > 1. Тому, якщо промінь світла йде із середовища менш оптично густого в середовище оптично більш густе (n₁ < n₂), то кут падіння завжди більше кута заломлення. Якщо ж середовище 1, із якого падає промінь, оптично більш густе, чим середовище 2, то n₂₁ < 1 і кут падіння завжди менше кута заломлення. В цьому випадку можливе явище повного внутрішнього відбивання.

Явище повного внутрішнього відбивання має місце при переході світла із середовища оптично більш густого в середовище оптично менш густе. Нехай показник заломлення менш густого середовища буде n₁ , а більш густого – n₂ (n₂ ≥ n₁)

Рис. 2.

При переході променя із середовища більш густого в середовище менш густе, кут падіння ₁ буде менше кута заломлення ₂ (рис.2). Із збільшенням кута падіння кут заломлення також буде збільшуватись, залишаючись завжди більшим кута падіння. Тому, в оптично більш густому середовищі завжди існує такий промінь ОА, який після заломлення сковзає вздовж поверхні поділу двох середовищ (промінь ОВ), тобто утворює з перпендикуляром до поверхні поділу кут 90⁰.

Промінь ОА є граничним, а кут, який він складає з перпендикуляром до границі поділу, називається граничним кутом повного внутрішнього відбивання (_пр.).

Всякий промінь СО, падаючий на поверхню поділу середовищ під кутом, більшим граничного кута, буде відбиватися назад в оптично більш густе середовище (промінь ОД), тобто буде спостерігатися явище повного внутрішнього відбивання.

Для визначення показника заломлення рідини використовуються прилади – рефрактометри. Дія рефрактометра заснована на явищі, оберненому повному внутрішньому відбиванню – повному внутрішньому заломленні, яке виконується при переході променя із оптично менш густого середовища в оптично більш густе (n₁ < n₂).